(57)【要約】【課題】任意方向からの外部振動の影響を低減した電子天びんを提供する。【解決手段】電磁力平衡方式の電子天びんにおいて、バネ部材２１ａ、２１ｂからなる支点２１を設け、連結部材２２を介して一端側を可動柱１６に連結し、支点２１をはさんだ反対側にフォースコイル２５を吊設した平衡ビーム２６Ａに導電板２３を固着するとともに、前記導電板２３に磁場を与える磁場発生装置４１を配設する。これにより、平衡ビーム２６Ａが外部振動に同期して水平方向に振動しようとすると、前記導電板２３には誘導電流が発生し、この誘導電流と前記磁場発生装置４１の磁束密度によりその振動を抑える制動力が前記導電板２３に働き、水平方向の振動が抑制されその影響が低減される。【選択図】          図２
2005265804.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石の磁界中に置かれたフォースコイルに電流を流すことによって発生する電磁力と計量物の荷重とを支点をはさんで平衡ビームに作用させ、荷重と平衡した電磁力を発生するフォースコイルに流れる電流から荷重を求める電子天びんにおいて、前記平衡ビームの長手方向またはそれと直交する水平方向、あるいはその両方向の振れを抑制するマグネットダンパーまたはエアーダンパーを前記平衡ビームに設けたことを特徴とする電子天びん。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支点をはさんで平衡ビームに加わる荷重と電磁力とのバランスをとって荷重の計量を行なう電磁力平衡方式の電子天びん、特に支点間距離の短い電子天びんや高精度の電子天びんに関する。
【背景技術】
【０００２】
図６は、従来の電磁力平衡方式の電子天びんの構成例を示したものである。この電子天びんは、２本の梁部材１４、１５と計量皿１１に載置された計量物１２の皿上荷重を垂直方向に伝達する可動柱１６からなる荷重伝達機構１と、一端側に前記可動柱１６が連結され、他端側に制御電流を流して電磁力を発生するフォースコイル２５が吊設され、その間に支点２１が設けられた平衡ビーム２６と、この平衡ビーム２６の平衡度を検知する位置センサ２７及び平衡（バランス）させる制御電流を出力するＰＩＤ制御部２８からなる荷重平衡機構２を備えており、バランス状態における制御電流は皿上荷重に比例する。そして、前記制御電流は前記フォースコイル２５と直列の抵抗器３１で電圧に変換された後、表示部３において予め記憶されている演算式により、皿上荷重に相当する重量計量値を算出して表示している（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
上記の電子天びんは、ＰＩＤ制御部２８の微分動作（Ｄ動作）を効かせることにより、計量物載置に伴う重量計量値の変動をすばやく減衰させることができるとともに、垂直方向の外部振動が前記平衡ビーム２６に伝達されることにより生じる重量計量値の変動は、例えばローパスフィルタ等の電気的処理を行って除去することが可能である。しかし位置センサ２７の取り付け位置がずれていて、平衡ビーム２６が水平状態でバランスがとれない場合には、重量計量値に誤差を生じることが知られている。この問題を解決する方法として特許文献２に示す方法が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−２１４９３２号公報
【特許文献２】特開平１０−１０４０４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の電磁力平衡方式の電子天びんは、上記のように構成されているが、周辺環境条件によって生じる外部振動が電子天びんに伝達されると、支点２１をはさんで荷重とフィードバックされる制御電流による電磁力とのバランスをとる平衡ビーム２６が振動し、その振れを起因とする重量計量値の変動が生じる。この場合、垂直方向の振動に対して平衡ビーム２６は水平位置から上下対称的に振れるので、表示部３でのフィルタ処理等の手段によって比較的容易に重量計量値の変動を除去することができるが、平衡ビーム２６の長手方向の振動やそれと直交する水平方向の振動に対しては、位置制御が行なわれていないため、外部振動により重力方向以外の方向にも平衡ビーム２６が振れ、そのため重量計量値が不安定になったり、応答性が悪くなるという問題がある。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであって、水平方向に伝達される外部振動の影響を低減した電子天びんを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の目的を達成するため、本発明の電子天びんは、永久磁石の磁界中に置かれたフォースコイルに電流を流すことによって発生する電磁力と計量物の荷重とを支点をはさんで平衡ビームに作用させ、荷重と平衡した電磁力を発生するフォースコイルに流れる電流から荷重を求める電子天びんにおいて、前記平衡ビームの長手方向またはそれと直交する水平方向、あるいはその両方向の振れを抑制するマグネットダンパーまたはエアーダンパーを前記平衡ビームに設けた。
本発明の電子天びんは、上記のように構成されており、平衡ビームの長手方向やそれと直交する水平方向に振動が伝達されたとき、マグネットダンパーやエアーダンパーにより制動力が働き、平衡ビームの揺れは速やかに停止し、振動は低減し計量値への影響が除去される。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電子天びんは、平衡ビームにマグネットダンパーやエアーダンパーを設けたことにより、本来、平衡ビームが位置制御されていない長手方向やそれと直交する水平方向に外部振動が伝達される場所においても速い応答速度で、安定した計量ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、実施例により本発明の電子天びんを詳細に説明する。図１は、本発明による電子天びんの構成を示す概略構成図、図２は、実施例に係わる平衡ビーム２６Ａの構成を示す平面図（ａ）とその側面図（ｂ）である。本発明の電子天びんは、図２に示した平衡ビーム２６Ａ以外のものについては従来の電子天びんのものと同様に構成されている。
【０００８】
すなわち、本電子天びんは、計量皿１１に載置された計量物１２の皿上荷重Ｗを垂直荷重として伝達する荷重伝達機構１と、この荷重伝達機構１を介して伝達された前記皿上荷重Ｗに後述する電磁力Ｆをバランスさせるための荷重平衡機構２Ａと、前記電磁力Ｆを生じる制御電流Ｉを入力とし、これを演算処理して計量物１２の重量計量値（以後計量値と略称する）を表示する表示部３から構成されている。
【０００９】
前記荷重伝達機構１は、図１に示すように一定間隔を開けて薄肉部１３を形成した２本の梁部材１４、１５を上下平行にしてそれぞれの一端側を可動柱１６の上下位置に連結するとともに、他の一端側をそれぞれ固定してロバーバル機構を形成している。これにより、可動柱１６に皿上荷重Ｗが加わると可動柱１６は垂直方向に移動し、皿上荷重Ｗは垂直方向に伝達される。
【００１０】
そして、前記荷重平衡機構２Ａは、図２に示すようなバネ部材２１ａ、２１ｂで支承する支点２１を設け、その一端側を連結部材２２で可動柱１６に連結し、他端側近傍にアルミ板などの導電板２３を固着するとともに、図１に示したような永久磁石２４ａとヨーク２４ｂを組み合わせた磁場発生装置２４が作る磁束密度をＢとする磁界中に配置されているフォースコイル２５を吊設した平衡ビーム２６Ａと、前記平衡ビーム２６Ａの端部２６ｃの位置を検知する位置センサ２７と、該位置センサ２７から検出された位置信号２７ａを内部目標値と比較し、得られる偏差信号を増幅してＰＩＤ動作を付加した制御電流Ｉを出力し、偏差信号を０にするＰＩＤ制御部２８とから構成されている。
【００１１】
前記ＰＩＤ制御部２８により皿上荷重Ｗと電磁力Ｆの回転モーメントがバランスするよう制御されるため、平衡ビーム２６Ａの支点２１から皿上荷重Ｗ及び電磁力Ｆの作用点までの距離をそれぞれＬ１、Ｌ２、フォースコイル２５の長さをＬとすると、皿上荷重Ｗは、次式（１）に示されるように制御電流Ｉに比例する。
Ｗ＝ＫＢＬ（Ｌ２／Ｌ１）Ｉ・・・（１）
【００１２】
また、前記表示部３は、前記フォースコイル２５と直列に接続された抵抗器３１と、この抵抗器３１に流れる制御電流Ｉによって発生する電圧をディジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器３２と、変換されたディジタル値のバラツキを平滑化するディジタルフィルタ３３と、平滑化されたディジタル値を演算処理して計量値に変換し、この計量値を液晶などの表示画面に表示する演算処理部３４から構成されている。
【００１３】
さらに、本発明の電子天びんにおいては、外部から任意方向の振動が平衡ビーム２６Ａに伝達されることにより生じる計量値の変動やオフセット誤差を低減するため、図２に示すように平衡ビーム２６Ａに前記導電板２３を固着するとともに、永久磁石と磁性材からなる磁場発生装置４１を組み合わせたマグネットダンパー４を配設している。前記平衡ビーム２６Ａの長手方向をＸ軸、水平でＸ軸と直交する方向をＹ軸、垂直方向をＺ軸（図示省略）とすると、任意方向から伝達された振動力は、これらＸ、Ｙ、Ｚ軸方向の振動成分に分解することができ、前記マグネットダンパー４は、前記平衡ビーム２６ＡのＸ、Ｙ軸の振動に制動をかける働きをする。
【００１４】
図３に示すように、前記導電板２３のＸ軸方向の運動速度をＶＸ、Ｙ軸方向の運動速度をＶＹ、磁場発生装置４１の斜線で示した磁場面積のＸ軸方向の長さをα、Ｙ軸方向の長さをβ、厚みをｔ、密度をρとすると、矢印方向の磁束密度をＢ１とする磁場中に置かれた前記導電板２３は、前記平衡ビーム２６Ａの長手方向（Ｘ軸方向）の運動に対し次式（２）に示す大きさの制動力ＤＸを受ける。
ＤＸ＝（Ｃ０B１２ｔαβ／ρ）ＶＸ・・・（２）
上記Ｃ０は、α／β＝１において０．５となり、α／βが減少するとき０から１まで単調に増加する。
【００１５】
また、前記導電板２３は、Ｙ軸方向の運動に対し次式（３）に示す制動力ＤＹを受ける。
ＤＹ＝（Ｃ０Ｂ１２ｔαβ／ρ）ＶＹ・・・（３）
この場合、上記Ｃ０は、α／β＝１のとき０．５となり、α／βが増加するとき０から１まで単調に増加する。
【００１６】
一般に、電子天びんは平衡ビーム２６Ａの長手方向（Ｘ軸方向）よりＹ軸方向の振動の影響を受け易いので、α／βが１より大きな値になる形状であることが望ましい。また、制動力自体は、磁束密度Ｂ１に比例するので、例えば希土類コバルト磁石などの高透磁率の永久磁石を用いることにより高い制動力を得ることができる。
【００１７】
上記マグネットダンパー４を配設した平衡ビーム２６Ａを使用した電子天びんに外部振動が伝達されると、前記平衡ビーム２６Ａの長手方向（Ｘ軸方向）に伝達された振動に対しては（２）式に示した制動力が前記導電板２３に加わり、Ｘ軸方向の動きが抑制され、また、Ｙ軸方向に伝達された振動に対しては、（３）式に示した制動力が同導電板２３に加わり、Ｙ軸方向の動きが抑制される。また、Ｚ軸方向に伝達された振動に対しては、（１）式に示した電磁力平衡方式によるバランス機能と前記表示部３内におけるフィルタ処理により、外部振動の影響が低減されるので、本電子天びんは安定した精度を保持することができる。
【００１８】
図４は、外部振動の影響を低減するために、前記マグネットダンパー４の代わりにエアーダンパー５、６を使用した平衡ビーム２６Ｂの構成を示す平面図（ａ）とその側面図（ｂ）である。この平衡ビーム２６Ｂには、長手方向の振動を抑制するためにエアーダンパー５が配設され、長手方向と水平に直交する方向の振動を抑制するためにエアーダンパー６を配設している。前記エアーダンパー５、６は、図５に示すように取付台５３が下部に固着された円筒容器５１内に、軸方向に移動するピストン５２を挿入したもので、このピストン５２が図４に示す平衡ビーム２６Ｂに固着されている。外部振動がピストン５２に伝わると、ピストン５２は軸方向を前後に移動し、前記円筒容器５１内の空気が圧縮され、この圧縮運動により制動力が発生する。
【００１９】
本発明の電子天びんは、上記のように構成されており、平衡ビーム２６Ａ、２６Ｂにマグネットダンパー４あるいはエアーダンパー５、６を設けることにより、水平方向の振動に対して制動をかけるようにしたことを特徴とするものであり、実施例に示したような構成に限定されるものではない。例えば前記平衡ビーム２６Ａのバランスをよくするため、前記導電板２３を両サイドに設けてもよい。また、一つの平衡ビームに、Ｘ軸方向の振動に対して強い制動力をもつマグネットダンパーとＹ軸方向の振動に対して強い制動力をもつマグネットダンパーを合わせて設けたり、マグネットダンパーとエアーダンパーとを合わせて設けることにより、より高い制動力で振動の影響を除去することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例による電子天びんの概略構成図である。
【図２】実施例に係わる平衡ビーム２６Ａの構成を示す平面図（ａ）とその側面図（ｂ）である。
【図３】実施例に係わるマグネットダンパー４の構成を示す平面図（ａ）とその側面図（ｂ）である。
【図４】実施例に係わる他の平衡ビーム２６Ｂの構成を示す平面図（ａ）とその正面図である。
【図５】実施例に係わるエアーダンパー５、６の構成を示す正面図（ａ）とそのＡ−Ａ断面図である。
【図６】従来の電子天びんの概略構成図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  荷重伝達機構
１１  計量皿
１２  計量物
１３  薄肉部
１４、１５  梁部材
１６  可動柱
２  荷重平衡機構
２Ａ  荷重平衡機構
２１  支点
２１ａ、２１ｂ  バネ部材
２２  連結部材
２３  導電板
２４  磁場発生装置
２４ａ  永久磁石
２４ｂ  ヨーク
２５  フォースコイル
２６  平衡ビーム
２６Ａ、２６Ｂ  平衡ビーム
２６ｃ  端部
２７  位置センサ
２７ａ  位置信号
２８  ＰＩＤ制御部
３  表示部
３１  抵抗器
３２  Ａ／Ｄ変換器
３３  ディジタルフィルタ
３４  演算処理部
４  マグネットダンパー
４１  磁場発生装置
５、６  エアーダンパー
５１  円筒容器
５２  ピストン
５３  取付台
Ｆ  電磁力
Ｉ  制御電流
Ｗ  皿上荷重
【図１】
2005265804.tif 000003
【図２】
2005265804.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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